【大學(xué)】MATLAB 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目講義

MATLAB

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目講義ApplicationofMatlabLanguage編輯ppt菜單欄工具欄文件編輯窗口工作空間歷史命令窗口Start菜單命令窗口命令提示符1啟動與退出MATLAB2023/3/232編輯pptMatlabLanguage2命令窗口的使用【例1】計(jì)算（1）575+987-345；（2）456*852;（3）123/56；56\123（4）5^8；（5）2023/3/233編輯pptMatlabLanguage3數(shù)值表示、變量及表達(dá)式運(yùn)算符和表達(dá)式運(yùn)算數(shù)學(xué)表達(dá)式MATLAB運(yùn)算符MATLAB表達(dá)式加a+b+a+b減a-b-a-b乘axb*a*b除a÷b/或\a/b或b\a冪^a^b2023/3/234編輯pptMatlabLanguage4數(shù)值表示、變量及表達(dá)式Matlab常用函數(shù)函數(shù)名稱功能介紹a^bsqrt(x)exp(x)log(x)log10(x)sin(x)cos(x)tan(x)函數(shù)名稱功能介紹cot(x)asin(x)acos(x)atan(x)acot(x)sec(x)csc(x)

2023/3/235編輯pptMatlabLanguage4數(shù)值表示、變量及表達(dá)式Matlab常用函數(shù)函數(shù)名稱功能介紹abs(x)絕對值round(x)四舍五入為整數(shù)fix(x)向零方向取整min最小值max最大值mean平均值

函數(shù)名稱功能介紹sort排序length個(gè)數(shù)prod總乘積sum總和2023/3/236編輯pptMatlabLanguage2.2命令窗口（續(xù)）【練習(xí)】計(jì)算的值，其中x=4.92。

【例2】計(jì)算的值。

【練習(xí)】計(jì)算的值。

【練習(xí)】計(jì)算的值2023/3/237編輯pptMatlabLanguage【例3】已知向量xX=[43，72，9，16，23，47，26]求其最大值，最小值，平均值，和

各數(shù)的乘積，排序，向量維數(shù)2.2命令窗口（續(xù)）2023/3/238編輯pptMatlabLanguage2.2命令窗口

（續(xù)）數(shù)值顯示格式設(shè)置缺省顯示格式：簡潔的短格式（short）窗口命令及語法格式：formatshort

formatlong15位數(shù)字顯示常見通用命令命令 含義clc 清除命令窗口的顯示內(nèi)容clear 清除Matlab工作空間中保存的變量2023/3/239編輯pptMatlabLanguage2.1數(shù)值表示、變量及表達(dá)式數(shù)值的記述其數(shù)字的絕對值范圍大約是：

變量命令規(guī)則變量名、函數(shù)名對字母的大小寫是敏感的。如myVar與myvar表示兩個(gè)不同的變量。變量名第一個(gè)字母必須是英文字母。變量名可以包含英文字母、下劃線和數(shù)字。變量名不能包含空格、標(biāo)點(diǎn)。變量名最多可包含63個(gè)字符。2023/3/2310編輯pptMatlabLanguage2.1數(shù)值表示、變量及表達(dá)式Matlab預(yù)定義的變量變量名意義ans最近的計(jì)算結(jié)果的變量名epsMATLAB定義的正的極小值=2.2204e-16pi圓周率πinf∞值，無限大i或j虛數(shù)單元，sqrt(-1)NaN非數(shù)，0/0、∞/∞〖說明〗每當(dāng)MATLAB啟動完成，這些變量就被產(chǎn)生。MATLAB中，被0除不會引起程序中斷，給出報(bào)警的同時(shí)用inf或NaN給出結(jié)果。用戶只能臨時(shí)覆蓋這些預(yù)定義變量的值，Clear或重啟MATLAB可恢復(fù)其值。2023/3/2311編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算極限運(yùn)算導(dǎo)數(shù)運(yùn)算積分運(yùn)算解方程矩陣運(yùn)算2023/3/2312編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算極限運(yùn)算Matlab利用limit函數(shù)計(jì)算函數(shù)的極限。表示方法為：

limit(f,x,a)表示求函數(shù)f(x)當(dāng)x趨近于常數(shù)a的極限。1.limit(f,a)表示當(dāng)x趨近于常數(shù)a時(shí)，f(x)的極限。2.limit(f,x,a,’right’)和limit(f,x,a,’left’)分別表示函數(shù)f(x)當(dāng)x趨近于a時(shí)的右極限和左極限。2023/3/2313編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算極限運(yùn)算symsx%將x定義為符號變量limit(x^2*sin(1/x),x,0)例1求練習(xí)求2023/3/2314編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算limit((x^2-1)/(2*x^2+x-1),x,inf)symsx;f=1/x^3;limit(f,x,0,’left’)limit(f,x,0,’right’)limit(f,x,0)例3求例4求當(dāng)時(shí)的左極限，右極限和極限。2023/3/2315編輯pptMatlabLanguage極限練習(xí)（1）

（2）

（3）

（4）

2023/3/2316編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算導(dǎo)數(shù)運(yùn)算Matlab利用diff函數(shù)計(jì)算函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。表示方法為：

diff(f,x)表示對函數(shù)f(x)關(guān)于x求導(dǎo)。1.diff(f)表示函數(shù)f(x)對默認(rèn)變量求一階導(dǎo)數(shù)。2.diff(f,x,n)表示函數(shù)f(x)對變量x求n階導(dǎo)數(shù)。differential2023/3/2317編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算導(dǎo)數(shù)運(yùn)算symsxdiff(cos(x^2+2*x),x,1)diff(x^3+cos(2*x)+log(x^2),x,2)例1求的導(dǎo)數(shù)。例2求的二階及三階導(dǎo)數(shù)。diff(x^3+cos(2*x)+log(x^2),x,3)2023/3/2318編輯pptMatlabLanguage導(dǎo)數(shù)練習(xí)（1）（2）（3）（4）2023/3/2319編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算積分運(yùn)算Matlab利用int函數(shù)計(jì)算函數(shù)的積分。注：定積分上下限中的a,b既可以是一個(gè)具體的數(shù)，也可以是一個(gè)無窮的符號（inf）。integral不定積分的表示方法為：

int(f,x)表示求函數(shù)f(x)關(guān)于x的不定積分。定積分的表示方法為：

int(f,x,a,b)表示求函數(shù)f(x)關(guān)于x從a到b的定積分。2023/3/2320編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算積分運(yùn)算symsxint(6^x+3*sin(x)+sqrt(x),x)int(sin(x)+cos(x),x,0,pi/4)例1求例2求int(1/(x^2+4*x+9),x,-inf,inf)例3求2023/3/2321編輯pptMatlabLanguage積分練習(xí)（1）（2）（3）（4）（5）2023/3/2322編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算求解代數(shù)方程1.Matlab利用solve函數(shù)求解代數(shù)方程。

表示方法為：

solve(‘eq’,x)

注：在輸入方程時(shí)，方程要帶上單引號‘

’。表示方法為：

solve(‘eq1,eq2,eq3’,x)2.Matlab利用solve函數(shù)求解代數(shù)方程組。2023/3/2323編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算symsxsolve(‘x^2+2*x-1=0’,x)symsx,y,zsolve(‘2*x-y+3*z=3,3*x+y-5*z=0,4*x-y+z=3’,x,y,z)例1求解方程例2求解方程組2023/3/2324編輯pptMatlabLanguage方程練習(xí)（1）（2）2023/3/2325編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算求解微分方程1.Matlab利用dsolve函數(shù)求解微分方程。

表示方法為：

dsolve(‘eq’,’x’)注1：在微分方程中，用大寫字母D表示一次微分，D2,D3分別表示二次、三次微分運(yùn)算，如符號D2y表示。注2：在輸入方程時(shí)，方程和變量x要帶上單引號‘

’。2023/3/2326編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算symsxydsolve(‘Dy-1/x*y=x^2’,‘x’)dsolve(‘D2y+2*Dy-3*y=9*x’,’x’)例1求解微分方程例2求解微分方程例3求解微分方程y=dsolve('D2y+4*Dy+29*y=0','y(0)=0,Dy(0)=15','x')2023/3/2327編輯pptMatlabLanguage微分方程練習(xí)（1）（2）（3）（4）2023/3/2328編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算矩陣運(yùn)算1.矩陣的定義定義：由m×n個(gè)元素組成的具有m行n列的數(shù)表稱為m行n列的矩陣（Matrix）。行向量列向量2023/3/2329編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算第一種方法：使用方括號“[]”操作符使用規(guī)則數(shù)組元素必須在“[]”內(nèi)鍵入；行與行之間須用分號“;”間隔；行內(nèi)元素用空格或逗號“,”間隔。【例】創(chuàng)建矩陣a=[123;456;789]【例】創(chuàng)建向量b=[13pi5]2023/3/2330編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算第二種方法：使用冒號“:”操作符基本語法格式：x=Start:Increment:EndStart表示向量x的第一個(gè)元素；向量x的最后一個(gè)元素不能大于End；若Increment=1,則可簡寫為：x=Start:End。【例】鍵入并執(zhí)行c=1:2:10>>c=1:2:10c=13579【例】創(chuàng)建以1~10順序排列整數(shù)為元素的行向量b。>>b=1:10b=123456789102023/3/2331編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算第三種方法：利用函數(shù)linspace函數(shù)linspace的基本語法x=linspace(x1,x2,n)該函數(shù)生成一個(gè)由n個(gè)元素組成的行向量；x1為其第一個(gè)元素；x2為其最后一個(gè)元素；x1、x2之間元素的間隔=(x2-x1)/(n-1)。如果忽略參數(shù)n，則系統(tǒng)默認(rèn)生成100個(gè)元素的行向量?！纠挎I入并執(zhí)行x=linspace(1,2,5)x=1.00001.25001.50001.75002.00002023/3/2332編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算MATLAB數(shù)組運(yùn)算符列表運(yùn)算 運(yùn)算符 含義說明

加

+相應(yīng)元素相加

減

- 相應(yīng)元素相減

點(diǎn)乘

.* 相應(yīng)元素相乘左點(diǎn)除或右點(diǎn)除

.\或./ A的元素被B的對應(yīng)元素除轉(zhuǎn)置a’矩陣轉(zhuǎn)置2023/3/2333編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算【例】矩陣加減法>>a=[123;456]>>b=a+2.5b=3.50005.50007.50004.50006.50008.5000>>c=b-ac=2.50002.50002.50002.50002.50002.50002023/3/2334編輯pptMatlabLanguage2.2Matlab運(yùn)算—矩陣運(yùn)算【例】矩陣運(yùn)算舉例>>a=[223;1-10;-121]>>b=a’>>d=a.*b2023/3/2335編輯pptMatlabLanguage3Matlab繪圖及程序繪函數(shù)圖像matlab程序2023/3/2336編輯pptMatlabLanguage二維曲線繪圖的基本操作plot指令的基本調(diào)用格式

（1）plot(x,y)繪制以x為橫坐標(biāo)、以y為縱坐標(biāo)的曲線（2）plot(x1,y1,x2,y2,…)繪制以x1為橫坐標(biāo)、y1為縱坐標(biāo)的曲線1，以x2為橫坐標(biāo)、y2為縱坐標(biāo)的曲線2，等等。2023/3/2337編輯pptMatlabLanguage二維曲線繪圖的基本操作【例】在[0，2π]區(qū)間內(nèi)，繪制曲線

【例】在[0，10]區(qū)間內(nèi)，同時(shí)繪制曲線

y=sin(x)和y=cos(x)+2

x=0:0.1:10;

plot(x,sin(x),x,cos(x)+2)

x=0:0.1:2*pi;

y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x)plot(x,y)2023/3/2338編輯pptMatlabLanguage使用參數(shù)方程繪制曲線繪制曲線t=-pi:0.01:pi;x=t.*cos(3*t);y=t.*sin(t).^2;plot(x,y)2023/3/2339編輯pptMatlabLanguage3.三維繪圖的基本操作三維線圖指令plot3plot3的使用格式與plot十分相似，只是對應(yīng)第3維空間的參量?！纠坷L制寶石鏈t=0:0.01:2*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t);plot3(x,y,z,'b-',x,y,z,'bd');view([-82,58]);boxonlegend('鏈','寶石')2023/3/2340編輯pptMatlabLanguage三維線圖繪制結(jié)果2023/3/2341編輯pptMatlabLanguage基本繪圖函數(shù)表命令含義plot建立向量或矩陣對應(yīng)坐標(biāo)的圖形fplot自動畫函數(shù)的圖形title給圖形加標(biāo)題xlabel給x軸加標(biāo)記ylabel給y軸加標(biāo)記text在圖形指定的位置上加文本字符串gtext在鼠標(biāo)的位置上加文本字符串grid打開網(wǎng)格線2023/3/2342編輯pptMatlabLanguageplot繪圖函數(shù)的參數(shù)表字元顏色字元圖線型態(tài)y黃色．點(diǎn)k黑色o圓w白色xxb藍(lán)色++g綠色**r紅色-實(shí)線c亮青色:點(diǎn)線m錳紫色-．點(diǎn)虛線--虛線2023/3/2343編輯pptMatlabLanguage圖像練習(xí)（1）（2）（3）（4）（5）2023/3/2344編輯pptMatlabLanguage其他繪圖函數(shù)三維網(wǎng)格圖mesh(x,y,z)柱狀圖bar(x,y)餅圖pie(x,explode)2023/3/2345編輯pptMatlabLanguage三維網(wǎng)線圖（mesh）

畫函數(shù)z=f(x,y)所代表的三維空間曲面，需要做以下的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作：確定自變量的取值范圍和取值間隔。x=x1:dx:x2;y=y1:dy:y2;構(gòu)成x-y平面上的自變量采樣“格點(diǎn)”矩陣。利用指令meshgrid產(chǎn)生“格點(diǎn)”矩陣[x,y]=meshgrid(x,y)

;計(jì)算函數(shù)在自變量采樣“格點(diǎn)”上的函數(shù)值，即z=f(x,y)。曲面圖繪制2023/3/2346編輯pptMatlabLanguage舉例繪制函數(shù)z=x^2+y^2的曲面x=-4:4;y=x;[x,y]=meshgrid(x,y);

%生成x-y坐標(biāo)“格點(diǎn)”矩陣z=x.^2+y.^2;%計(jì)算格點(diǎn)上的函數(shù)值mesh(x,y,z);

%三維網(wǎng)格圖surf(x,y,z);

%三維曲面圖colormap(hot);2023/3/2347編輯pptMatlabLanguage函數(shù)z=x^2+y^2的曲面的繪制結(jié)果2023/3/2348編輯pptMatlabLanguage例3.15x=-2.9:0.2:2.9;bar(x,exp(-x.*x),'r')2023/3/2349編輯pptMatlabLanguage例3.16北京市從業(yè)人員統(tǒng)計(jì)

1990年 1995年 2000年第一產(chǎn)業(yè) 90.7 70.6 73.9（萬人）第二產(chǎn)業(yè) 281.6 271 214.6第三產(chǎn)業(yè) 254.8 323.7 326.5執(zhí)行以下語句：year=[199019952000];people=[90.7281.6254.8;70.6271323.7;73.9214.6326.5];bar(year,people,‘stack’);legend(‘\fontsize{6}第一產(chǎn)業(yè)’,‘\fontsize{6}第二產(chǎn)業(yè)’,‘\fontsize{6}第三產(chǎn)業(yè)');2023/3/2350編輯pptMatlabLanguagebar(year,people,‘group’);

%分組式直方圖legend(‘\fontsize{6}第一產(chǎn)業(yè)’,‘\fontsize{6}第二產(chǎn)業(yè)’,‘\fontsize{6}第三產(chǎn)業(yè)');2023/3/2351編輯pptMatlabLanguage2023/3/2352編輯pptMatlabLanguageMatlab程序MATLAB關(guān)系運(yùn)算關(guān)系操作符<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于運(yùn)算法則：若關(guān)系式成立，結(jié)果為1；若關(guān)系式不成立，結(jié)果為0。A=[14357]B=[26907]A==Bans=000012023/3/2353編輯pptMatlabLanguage8、邏輯運(yùn)算MATLAB邏輯運(yùn)算邏輯操作符&與|或~非運(yùn)算法則：若邏輯真，結(jié)果為1；若邏輯假，結(jié)果為0。a=1:2:11b=2:7(a<2)|(b>6)ans=1000012023/3/2354編輯pptMatlabLanguage數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)1、求向量的最大值和最小值求一個(gè)向量X最大值的函數(shù)調(diào)用格式：

(1)y=max(X)：返回向量X的最大值存入y；

(2)[y,I]=max(X)：返回向量X的最大值存入y，最大值的序號存入I。求向量X的最小值的函數(shù)是min(X)2、求和與求積sum(X)：返回向量X各元素的和。prod(X)：返回向量X各元素的乘積。2023/3/2355編輯pptMatlabLanguage【例7-1】求向量的最大值>>x=[-43,72,9,16,23,47];>>y=max(x)%求向量x中的最大值y=72>>[y,l]=max(x)%求向量x中的最大值及其該元素的位置y=72l=22023/3/2356編輯pptMatlabLanguage

程序控制結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)任何復(fù)雜的程序都可以由這3種基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成。2023/3/2357編輯pptMatlabLanguage順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)是指按照程序中語句的排列順序依次執(zhí)行，直到程序的最后一個(gè)語句。（最簡單的一種程序）1、數(shù)據(jù)的輸入從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來進(jìn)行，調(diào)用格式為：

A=input（提示信息，選項(xiàng)）；其中提示信息為一個(gè)字符串，用于提示用戶輸入數(shù)據(jù)。

例如：從鍵盤輸入A矩陣，可以采用下面的命令來完成

A=input（‘輸入A矩陣’）；

如果在input函數(shù)調(diào)用時(shí)采用’s’選項(xiàng)，則允許用戶輸入一個(gè)字符串。例：xm=input(‘What’’syourname?’,’s’);2023/3/2358編輯pptMatlabLanguage順序結(jié)構(gòu)2、數(shù)據(jù)的輸出命令窗口輸出函數(shù)主要有disp函數(shù)，其調(diào)用格式為：

disp(輸出項(xiàng)）其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可以為矩陣。例如：

A=‘Hello,Tom’;disp(A)

輸出為：Hello,Tom

又如：A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];disp(A)

輸出為：

123456789%disp函數(shù)輸出格式更緊湊2023/3/2359編輯pptMatlabLanguage選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。Matlab用于實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的語句有if語句，switch語句。1.if語句語句格式：if條件1

語句組1elseif條件2

語句組2…else

語句組nend2023/3/2360編輯pptMatlabLanguage選擇結(jié)構(gòu)例計(jì)算分段函數(shù)：程序如下：x=input(‘請輸入x的值：');ifx<0y=2*x;elseifx>=0&x<=5y=3*x;elsey=2*x+5;endy2023/3/2361編輯pptMatlabLanguage選擇結(jié)構(gòu)switch語句switch語句根據(jù)表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式：switch表達(dá)式case表達(dá)式1

語句組1…case表達(dá)式m

語句組motherwise

語句組nend2023/3/2362編輯pptMatlabLanguage例某商場對顧客所購買的商品實(shí)行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下：price<200沒有折扣200<=price<5003%折扣500<=price<10005%折扣1000<=price<25008%折扣2500<=price<500010%折扣5000<=price14%折扣輸入所售商品的價(jià)格，求其實(shí)際銷售價(jià)格。選擇結(jié)構(gòu)2023/3/2363編輯pptMatlabLanguageprice=input(‘請輸入商品價(jià)格’）